土釘(噴錨)支護常見事故的原因及對策探討盧

1、土釘（噴錨）支護常見事故的原因及對策探討摘要：通過對25個土釘（噴錨）支護的深基坑工程事故案例進行分析，對有代 表性的事故現(xiàn)象進行了分類和統(tǒng)訃，結(jié)合案例特點揭示帶有規(guī)律性的事故原因， 并給予說明和解釋。同時，本文還介紹了武漢市為預防基坑事故釆取的對策和取 得的效果。關鍵詞：深基坑；土釘；噴錨；事故摘自:建筑技術.2009.第五期土釘（噴錨）支護結(jié)構不阻礙主體施 工，能發(fā)揮邊坡土體的自立能力，卸 載后坡面土體能繼續(xù)排水、固結(jié)，可 進一步提高土體與噴網(wǎng)組成擋墻的穩(wěn) 固性；噴網(wǎng)、上下排水設施、降水井 構成了對邊坡土體的防水保護；嵌人 坡體的土釘（錨桿）能對擋墻產(chǎn)生錨 拉力，形成“外支撐” 111 o

2、武漢市的 1近年來基坑事故工程1. 1工程事故案例見表1。1.2事故案例的統(tǒng)計與說明阜華大廈基坑選用了噴錨支護，被閑 置了 8年之久，卻從未出現(xiàn)過險悄。 正是由于它有太多的優(yōu)點，而被過多 地利用，2005年的武漢市出現(xiàn)了使用 土釘（噴錨）支護的深基坑事故頻發(fā) 的高峰。本文針對2002至2007年選 用該支護形式基坑的事故案例進行分 析.并討論原因和對策。所有案例均采用土釘（噴錨）支護;僅兩起（案例9）發(fā)生在老粘土地質(zhì)區(qū)域的案例為14 起，占總數(shù)的58. 3% ,達半數(shù)以上。表1工程事故案例編 號地質(zhì)情況支護結(jié)構出事情況原因分析1武昌老枯土噴錨+局部排樁“噴錨，段一側(cè)邊坡 大面積失穩(wěn)強降雨及下水

3、道偏 水；馬道堆積鋼筋； 遭翩挖3m2武昌老粘土噴錨兩側(cè)邊坡被水沖垮邊坡堆載過重； 降雨及下水道漏水3枯土下臥軟土粉噴樁復合噴錨兩側(cè)邊坡局部被水 沖垮土方超挖；強降 雨及鄰近煤氣管道溝 漏水4武昌老粘土下 臥觀音土噴錨一側(cè)邊坡垮塌土方超挖3m； 地下自來水管漏水： 強降雨5雜填土下臥軟 土噴錨支護+局部排 樁“噴錨”段一側(cè)邊坡 失穩(wěn)，周圉地面明顯 下沉邊坡載荷過大： 勘察資料不準6沙性土下臥淤 泥質(zhì)土噴錨支護+局部預 應力錨桿水泥土檔 墻“噴錨”段兩側(cè)邊坡 垮塌，周圉地面下沉強降雨及鄰近市政地 下管道漏水7粘土下臥淤泥 質(zhì)土漿噴樁復合噴錨兩側(cè)邊坡分三次垮 塌強降雨及地下管道 漏水.施工質(zhì)量差8

4、填土下臥軟土漿噴樁復合噴錨邊坡失穩(wěn)，毀壞周圍房屋和道路強降雨及廢棄下水道 漏水9填土下臥軟土上部噴錨放坡，下 部樁錨，局部全坑 深樁錨兩側(cè)部分放坡區(qū)失 穩(wěn)，邊坡位移過大 放坡區(qū)深度過大： 地質(zhì)勘察資料不準10武昌老粘土噴錨一側(cè)邊坡分兩次垮 塌降雨及廢棄下水道 滲水；土方超挖；勘察資料不準11深厚復雜軟土深層攪拌樁局部插 鋼管復合噴錨“插管”段邊坡失 穩(wěn)，鄰近路面嚴重塌 陷廢棄下水道漏 水.軟土層處理不 當12深厚復雜軟土粉噴樁復合噴錨+ 局部排樁附加角撐“噴錨”段三側(cè)邊坡 部分失穩(wěn)，鄰近路面 開裂降雨及電纜溝漏 水；施工質(zhì)量差；軟土層處理不當13武昌老粘土上部噴錨放坡，下 部樁錨兩側(cè)邊坡垮塌，

5、毀壞 工程樁，推斷支護樁強降雨；放坡坡 率過陡；錨桿未按 要求注漿14武昌老粘土噴錨一側(cè)邊坡下部被沖 垮強降雨及下水道漏 水；放坡坡率過陡15武昌老粘土噴錨一側(cè)邊坡局部被沖 垮強降雨及廢棄下水道 漏水16深厚復雜軟土局部樁錨+粉噴樁“噴錨”段一側(cè)邊坡強降雨及下水道漏復合噴錨失穩(wěn)，另一側(cè)局部被 沖垮水；軟土層處理不 當17深片復朵軟L粉噴樁復合噴錨一側(cè)邊坡局部失 穩(wěn).鄰近路面嚴重塌 陷下水道漏水；地 質(zhì)勘察資料不準18武呂老粘土夾 帶軟土漿噴樁復合噴錨一側(cè)邊坡分兩次垮 塌，另一側(cè)嚴重漏水土方超挖；強降 雨及下水道偏水； 地質(zhì)勘察資料不準19枯土下臥軟土土釘掛網(wǎng)放坡大部分邊坡失穩(wěn)設計欠妥；施工 質(zhì)

6、量差；強降雨20武昌老粘土土釘掛網(wǎng)放坡一側(cè)邊坡失穩(wěn)強降雨；施工質(zhì) 量差21老粘土土釘掛網(wǎng)放坡多處邊坡失穩(wěn)設計欠妥；施工 質(zhì)量差；環(huán)境資料 不全強降雨22武昌老粘土噴錨+局部排樁一側(cè)邊坡垮塌強降雨及下水道漏 水；邊坡載荷過大23老粘土噴錨一側(cè)邊坡被沖出空 洞強降雨及熱力管道 溝漏水24武呂老粘土夾 帶雜填土噴錨+局部排樁一側(cè)邊坡局部垮塌勘察資料不準： 下水道漏水25老粘土土釘掛網(wǎng)放坡多處邊坡失穂勘察資料不準； 強降雨：坡頂未封 閉“超挖”4起，占16眾有施工13屬“上部噴錨放坡、下部樁錨”的質(zhì)量問題的為6起，占24%；復合形式；9起采用了對重點保護區(qū)段的“局部加固”措施，加固區(qū)段均未地質(zhì)勘察資料

7、不準、軟土層處理發(fā)生險情。與降雨有關的19起，占總數(shù)的76%；存在著地下管道、箱涵漏 不當和設計欠妥的共有13起,占52%,一半以上在軟土或復雜地質(zhì)結(jié)構區(qū) 域；水作為水源的18起，占72%。除案例 14、19、20、21、25 外,其余深度均超過6m。2事故原因分析2. 1地表水的破壞作用圖1坡頂未良好封閉（箭頭所指）依據(jù)邊坡的自立和錨固要求，在 抗剪強度高的老粘土地域中使用土釘 （噴錨）支護應該最為理想，但58. 3% 的案例卻發(fā)生在此地域，再結(jié)合“強 降雨”的76%和“地下管道、箱涵漏 水”的72%,可見地表水對邊坡的自穩(wěn) 能力有強烈的破壞作用。首先，噴網(wǎng) 對外起防水作用，若內(nèi)側(cè)有水源（下

8、 水道漏水、坡頂未良好封閉），也會 阻礙水的排出，形成出水量小于進水 量的狀態(tài)，根據(jù)K. Terzaghi的有效應 力原理，隨著土體含水量的增加， 杭剪強度會明顯下降，案例21因坡頂 未封閉，雨水滲入使土體軟化，最終 引發(fā)邊坡的失穩(wěn)（圖1）。其次，老粘 土的裂隙易發(fā)育性使管道、箱涵的漏 水常順著土中的縫隙流出，強降雨使 水壓和流速猛增，縫隙被沖刷成滑移 面，與滲水共同作用形成滑坡；如果 滲水不充分，可能出現(xiàn)“上穩(wěn)下垮” 的破壞形式，只在邊坡下部“撕”開 口子（圖2）,案例14的邊坡下臥軟土 2. 2較低的結(jié)構安全冗余度統(tǒng)計數(shù)據(jù)的52%表明了在設計依 據(jù)不夠充分的清況下，選用土釘（噴 錨）支護就

9、意味著邊坡失穩(wěn)概率的增 大，而9起“局部加固”“均未發(fā)生 層，水源也在下部。其三，老粘土具 有超固結(jié)特點和濕脹干縮潛勢，滲水 不僅破壞土的固結(jié)特性，產(chǎn)生的膨脹 力也足以克服支護的錨固力，使噴網(wǎng) 被“擠”破，邊坡喪失自立能力，發(fā) 生在此地質(zhì)條件下的案例均呈現(xiàn)出錨 固力失效的特征。圖2下部被水沖垮，上部完好險情”的效果也驗證了這一觀點，遇 見復朵地質(zhì)結(jié)構或?qū)辈熨Y料存有疑 問時，如果全部而不是局部地改用'加 固”體系，這些事故就可能避免。此 外，勘察資料主要服務于建筑物的基礎設訃，勘測點間距取20m即可滿足 規(guī)范要求，但“邊坡局部垮塌”的長 度可以不超過10m,存在著“粗”與“細” 的不協(xié)

10、調(diào)，案例24的失穩(wěn)區(qū)緊挨著鄰 近建筑物已回填的基坑，失穩(wěn)滑出的 是雜填土（圖3），根本不具有勘察資 料提供的（老粘土）自立和錨固性能。 山此可見，這種柔性支護結(jié)構確有對 地質(zhì)條件過于敬感的弱點，不能給予 邊坡較高的安全冗余度。圖3垮塌處的殘留結(jié)構和填土2. 3超挖或過大的放坡深度表中案例只指坑底超挖，與放坡 深度過大沒有根本區(qū)別，只是前者不 能將實際的邊坡深度（如靠近邊坡的 承臺坑或電梯井）計人汁算書，否則 無法通過邊坡自穩(wěn)能力校核；后者雖 能通過校核，而未充分顧及環(huán)境、氣 候因素（水源等）對自穩(wěn)能力的影響。 案例4基坑原設計深度4m多，但樁基 礎被改為整板基礎，坑深增加了 3m, 支護形式不

11、改，雨后滑坡成為必然。 案例8的設計放坡深度超過了 6m,采 取了坡腳打攪拌樁的加固措施，實際 上只起到了抗隆起、保護工程樁的作 2.4偷工減料 用，滑坡仍嚴重地破壞了周圉的房屋 和小區(qū)道路。此類問題也發(fā)生在“上 坡下樁”的復合結(jié)構中，上部實施放 坡可以減少下部支護樁的長度，提高 了樁身的穩(wěn)定性，但放坡深度必須加 以控制，案例9的深度超過了 7m , 達到下部的軟土層，樁頂冠梁缺少穩(wěn) 固的定位，錨桿也找不到有效的錨固 端，結(jié)果是兩側(cè)邊坡局部失穩(wěn)，還發(fā) 生了拉斷煤氣管道等重大險情，而緊 靠市政道路的一側(cè)邊坡只因樁頂提高 了 2m,未發(fā)生任何險情。圖4成排的錨桿被拔出（箭頭所指）案例18原設計選用

12、了預應力錨 桿，按規(guī)范要求應建立錨固端團，伸 至條分法滑動圓弧之外，但施工時全 部換成49mm的有縫管形摩擦型錨 桿，且不增加密度和錨桿長度，僅使 用自鉆式嵌人。錨桿能被整排拔出的 現(xiàn)象（圖4）表明，桿長縮短、取消預 應力、無注漿錨固等偷工減料行為會 使支護結(jié)構失去抗滑移性能、錨固力 下降，導致?lián)跬翂Φ淖苑€(wěn)能力喪失。 同理，將鋼筋網(wǎng)換為薄鋼板網(wǎng)、噴面 減薄等行為也會嚴重地降低邊坡的自 立能力。3對策的制定深基坑丄程事故之所以難以控 制，就在于其發(fā)生之后也不一定能明 確地弄清主要原因，但是歸納專家現(xiàn) 場會的意見（表1中的''原因分析”）, 往往能總結(jié)出某些規(guī)律。首先，地表 水的作

13、用尤為突出，常需兩大因素的 共同參與一強降雨和邊坡本身的缺 陷，前者無法控制，是南方城市的共 性問題，而后者可以整治，具體措施 是：（1）事先發(fā)現(xiàn)水源；（2）假設水源存在，進行邊坡最不利 情況下的自穩(wěn)性杖核：（3）采取信息法施工，有意識地尋找 并解決水源問題。其次，深度超過6m 的基坑容易發(fā)生失穩(wěn)，也頗具規(guī)律性。 針對武漢市多雨的氣候條件，若要保 證土釘（噴錨）支護的邊坡具有充分 的自立和錨固能力，不僅要重點防護 地表水的侵蝕，還要嚴格控制放坡深 度及施工質(zhì)量，進而明確了制定對策 的思路，主要體現(xiàn)于以下兒個方面。3.1限定土釘（噴錨）支護的使用條件(1)在雨季施工且深度超過6m的 基坑，慎用土釘(噴錨)支護；3. 2控制地表水的不利影響(1)設計方案中要有詳細的環(huán)境 評估報告，標明附近既有建筑物的排 水管網(wǎng)，設計單位應進行現(xiàn)場踏勘； 3. 3其他措施(1)在審查基坑設計方案時，重 新復核地質(zhì)勘察資料，如發(fā)現(xiàn)問題， 及時要求補勘。4結(jié)束語經(jīng)過了 2005年前后的基坑事故高 發(fā)期后，武漢市進一步加強了深基坑 工程的安全管理，事故數(shù)量明顯減少。 據(jù)調(diào)查反映，由于對土釘(噴錨)支 護的使用進行了限制，提高了安全等